昨天工作多，抽空思考了一下，觉得应该参考H.T.odum的系统生态学。略看了一下，想到了一个问题。我们讨论问题的时候，把一些问题弄的太复杂，而一些问题弄的太简单。环境中的物质进入生物系统，这个过程太简化了。如果是水环境，我们可以简化为环境中的物质浓度不变。若是土壤，该问题过于简化。除了前面提到的原因，还有一个重要的原因是，物质是固体的，或者被固体吸附的，要释放到水环境中，其存在一个溶解－吸附（结晶）的动态平衡，水分运动对这个平衡有影响，水分移动速度越快，则水里的浓度越低。因此，蒸腾速度越快，从单位水分中获得的物质量是减低的。这个结论和上次我对生物体与环境物质交换的看法是一样的。也就是说，这种现象是普遍存在的。不仅在生物世界，在物理世界也是如此。反过来，我们来看蒸腾，因为太阳与地球之间的相对运动和地球自转的原因，植物接受的光能是有周期变化，夜间，根本没有蒸腾作用，意味着早上的土壤中的物质浓度是最高的，随着时间推移，物质浓度逐渐下降，如果太阳光光强不起抑制作用，上午的光合作用是最有效率的。问题是，两者是耦合的，还是两者是脱节的？比如上午先储存一些物质，以供下午使用？如果是耦合的话，下午的工作效率明显降低。这些问题值得我们进一步关注。leon战友找到一篇文献。因为是可以公开下载的，因而不上传。>不知哪位战友可以找到HTOdum的系统生态学的英文版，电子版最好，纸版若能复印的话，能否帮忙。最近很忙，你先查查国内哪个图书馆有原版，告诉我，我可以帮你搞到纸板复印。谢谢，中国科学院国家科学图书馆 58.18/O 27中国科学技术大学图书馆 58.18/O 27中国科学院上海生命科学信息中心 58.181/O27s好的，星期一我找人帮你去复印，然后pm你。这是书号吧。呵呵，我也没看过这本书，汗颜。这是很老1983年的一本书，也是HTodum的一生研究结晶，出来时轰动了整个生态学界。我们国家那时引进这种方法，不过似乎成效不大，也没有什么本土化的倾向，马世骏在世的时候，这个工作是很热门的。1994年修订了，提出了EMERGY的概念，但是找不到，2002年HTodum去世了，我们国家似乎也没什么反响。问题可能出在跨学科，很难掌握。也许人们对里面提出的原理的普遍意义认识不深。我提出的看法，书中作为一般原理出现过，不过，很晦涩，难懂。中文版翻译问题，还是作者本人在这个问题上没有意识到，我一直没能搞明白。我从化工原理的角度出发，提出这个看法，很容易理解其普遍意义。一时说不清楚，还是看了原版再说吧。期待。。。书 名 Systems ecology 个人著者 Odum, Howard T. 出版项 New York： John Wiley & Sons， c1983． 载体项 644 p．： 28 cm． 价 格 ￥ 索书号 58.18/O-22 ISBN 0-471-65277-6中文版的翻译整体来说是相当不错。只是一些关键性的地方，特别是一些原理的关键的讲解那些段落和句子，译文令人费解。可能也是翻译的难点，理解也有偏差或者捉摸不定。类似这样的地方译者应该加译注就好了。或者作些本土化努力，出版相应的配套的学习研究资料。可惜。。。举个例子：“储存按储存量成比例地向通道释放压力。”“系数C是与体积和面积的比值成比例的。”“我们早已指出这样地一个几何事实，储存倾向于与暴露表面积成比例地对通道进行控制和指出保护储存地代谢活动也是和面积成比例的”这些句子很不符合中文习惯，得琢磨半天，你也未必理解。表面积和面积指代是一个东西吗？当然，这本书的一些技术层面东西，在以前看来是非常先进的，由于计算机技术的发展，里面的一些模拟方法失去了现实意义，不过，里面的原理和思想却从未失去光芒。odum认为系统存在等级次序，但是有相似的设计，差别只是在时空范围上。“共同的设计和时间上相似的格局的存在，为利用系统的统一理论进行建模提供了一个开端。”我在作学生时候，一直被这样灌输。只是前段时间一直想不起来始作俑者。很高兴，是木木花使的一句能量生态学提醒了我。5.29号就pm你了，请你察看短信，里面有详细情况。呵呵，没想到你还没看到。F. Stuart Chapin III, Pamela A. Matson, Harold A. Mooney. 2002. Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. Springer.译者：李博，书名：《陆地生态系统生态学原理》，年代：2005，出版社：高等教育出版社这本书涉及到能量分配的一些问题，可能对此话题有所帮助。p64地表热通量，潜热通量，显热通量，波文比...概念真不少，得好好捉摸捉摸...“一个生态系统吸收的净能量大约等于传导到土壤的能量与释放到大气中能量的差值”这本书确实很不错，推荐。这两天一直杂事多了点，没有多少时间深入思考。仅仅翻看HTodum的系统生态学以及一本有关传质理论的书。这两本书的一个共同特点都是提到一个共同的看法：扩散（传质）、传热、动量传递、电流电路、磁通量问题的数学形式是一致的。通道的表面积、通道的距离、以及通道两端的差值决定了通道的通量。这两个不同领域的大家的代表著作显示该认识已经在欧美科学界扎了根。奇怪的是，国内对该问题的表述异常鲜见。可能是本人见识有限，读的书实在有限。“少见多怪”。如果是如此，那么以下推断显而易见是成立的。物质通道的的特异性是相对的，我们总是能够找到相对共同通道。如果物质A引发共同通道阻塞，物质B的输送也会受到抑制。即，如果物质A过量，超过细胞的耐受性范围，引发细胞的应急机制，比如分泌粘多糖，阻挡不良影响；物质B的通量也会相应受到抑制，例如，P过量引发N的生物吸收受到强烈抑制。也就是说，不同物质的比例引发的缺素问题，应当考虑到物质共同通道的阻塞问题。看的头晕，感觉把植物蒸腾的主要原因理解错了！植物蒸腾基本上说这是一个不得已的被动过程我得理解，在植被蒸发由可以简化为三个组成部分：冠层蒸发、植物蒸腾、冠下土壤蒸发其中植物蒸腾是指植物从根系中“吸水“经茎运输到叶，再从叶片气孔（主要）散失到大气中。水分从叶片气孔散失首先是一个不得已的被动过程，它需要打开气孔让CO2进入叶片内使得光合作用，因为叶片内湿度大于外界湿度，而造成水分的丢失，这才是蒸腾的主要原因，至于温度降低只是次要的结果而已。对于根系“吸水“ ，我加个引号是想提醒一下，这个”吸“与一般理解意义的”吸“不一样，是从高水势的土壤自动流向低水势，再向更低水势的叶流去的，类似于中学里的半渗透膜试验图，U形管底部用半渗透膜隔开，两边浓度不一致，使得水分从低浓度跑到高浓度一段导致一边高一边低这一点弄错了，后面的一对想法可是天马行空啊所谓渗透压，就是物质浓度形成的扩散势，类似于水位的高度形成的势能。英文称为 potential 。即使存在这个势能差，按你的说法，我们只需要弄一些毛细管和半渗膜，就可以自动将水送往高处，那需要工程技术人员干什么？大家等着天上掉大饼。有了能量什么事不能干？？所有的一切不就是用能量换来的？中东石油战争吃饱饭没事撑的？说话刻薄点，只是让你先醒醒脑。仔细检查一下这个过程的浓度梯度差。浓度级差问题就是给你的答案。柯斯乐的《扩散：流体系统中的传质》（化学工业出版社）中举了一个说明植物利用物理规律的典型案例。所谓热隙透，就是，通道两端的温度不对等引起的扩散。由于通道孔隙较小，空气分子主要与膜孔壁碰撞为主，而非自身互相碰撞为主。因此，形成压差，较高的温度段具有较高的压力。因而，气流由温度高的一端向低端流动。水莲叶茎中空，老叶中的孔径大，嫩叶的孔径小，光照时，嫩叶形成热隙透，而老叶因孔径大没法形成。从而出现压差。因此，空气流由嫩叶进入，到达底部后，由老叶流出。这种流动可达50cm/min。Dacey，J W H (1980) science 210,1017.非常漂亮的理论阐述。李豆豆 wrote:所谓热隙透，就是，通道两端的温度不对等引起的扩散。由于通道孔隙较小，空气分子主要与膜孔壁碰撞为主，而非自身互相碰撞为主。因此，形成压差，较高的温度段具有较高的压力。因而，气流由温度高的一端向低端流动。水莲叶茎中空，老叶中的孔径大，嫩叶的孔径小，光照时，嫩叶形成热隙透，而老叶因孔径大没法形成。从而出现压差。因此，空气流由嫩叶进入，到达底部后，由老叶流出。这种流动可达50cm/min。Dacey，J W H (1980) science 210,1017.非常有意思,看来除了前面讨论的浓度梯度,植物体必然还存在温度梯度,而后者是否也是导致前者存在的一个必然因子呢?李兄,附件是我在blog里提到的文章:Read et al. Scaling-up from leaf to canopy-aggregate properties in sclerophyll shrub species. Austral Ecology (2006) 31, 310–316 在研究方法中，该文提到了关于尺度扩展的一些思想： 通过其它一些叶性状或者树冠几何构造特征进行尺度扩展。 aggregate properties in sclerophyll-2006.part1.rar (244.14k)文章超过了300K, 再附一个 aggregate properties in sclerophyll-2006.part2.rar (100.79k)有意思，一直想搞明白，但是看了半天，几个基本概念都不知道，自然云里雾里了。只是感觉豆豆的干劲真大，需要什么，就努力学习什么，不论是化学还是计算机，真的具有超级研究人员的天性呀。很高兴看到几位的精彩讨论，能在生态学的讨论中看到经济学的字眼，感觉很亲近，经济学的根本，是由进化论的论著《自私的基因》来解决，实际两者有很多可以互相借鉴的地方。今天正好看到这篇文章，特转来与各位共勉。zt读钱颖一《经济学科在美国》 已阅读185次 >多谢两位战友的支持。好久没来，突然这个帖子又冒起来。让我吃惊。很高兴许多人对这个问题感兴趣。事实上，我的工作的核心是生物系统或者说复杂系统的演化变化的基本是如何有效利用物理规律，突破物理限制的过程。这里的物理规律指的是扩散定律也称菲克定律。它有两个模型，一个是考虑扩散距离，一个视扩散的距离为恒定值。两个模型的选用视情况而定。这些概念可以参考一般的传质高级教程。比如《高等传递过程原理》等。当然，如果这方面接触很少的话，还是找本《化工原理》。这里必须提到一个概念————边界层。所谓边界层就是一层薄层或者称为薄膜。指的是两个相互运动的流体或者流体与非流体之间的接触边界可以视为相对静止的一层流体膜。而主体部分由于流体运动可视为完全混合。但是流体运动要求消耗能量。这就是为什么我和upzl讨论植物体内水分运动的能量耗损与蒸腾作用的原因。我对蒸腾作用的全新理解就是意识到系统内部的传质问题。一个问题在具有不同学科背景的人看来,总是有新的观点和见解.从物理化学的视角来看植物体内水分运动的能量耗损, 确实能感觉到一些全新的思想.我正在建立一个模型来说明这个问题。过些时候请诸位看看改一改。hehe,期待中~~~模型完全自创,还是有所借用?碰到难题。现在正在解决。模型主要是根据前面的讨论建立一个土壤－植物－大气连续统的水分消耗－矿物质运输模型。首先是矿物质平衡。矿物质S与合成的细胞物质的光合作用L产量成比例的。因此，建立一个平衡式。S ～ L L与叶片温度、CO2有关。这个公式还没找到。望战友提供。L的量>>计算光能。水分的消耗虽然与光合作用有关、消除植物体内的浓度差或者说与物质运输有关。但是衡算的最好还是在土壤中进行。土壤中的矿物质物质浓度假定是C；那么假定根毛接触的浓度是C1；吸收按照最大量吸收（贫瘠状态下）也即成比例K1吸收。dS/dt ＝ K1 * C1此时形成扩散层，扩散速率为dS/dt＝ K2 * (C - C1 ) * AA 为根毛的总表面积。由于土壤阻力很大，如果不吸收水。那么扩散层形成浓度级差。因此，吸收水形成水流，才会使矿物质的输送持续不断进行。同时扩散层保持薄层状态。考虑到这一点，可以简化模型，不考虑扩散层的作用，直接用水中的含量×浓度计算S。因为原因很简单，只有用水输送到根毛面前才能谈主动吸收多少，吸收多少水量才能把多少矿物质供根毛吸收。所以：S ＝ Q * C 问题是 矿物质的浓度是随固体的溶解，与水量运输量有关。这一点可以建立溶解平衡计算。但是矿物质固体逐渐减少，这是非稳态平衡。假定物质资源是无限的，不太符合实际。我假定枯枝落叶返回土壤层从而形成平衡。这样的话，假定处于平衡状态，即产生的光合作用合成量等于枯枝落叶量，植物的形态不变。不知是否妥当？因为是在土壤中水分需要从含水层来，所以还需考虑水分的扩散。水量Q与蒸腾量有关，可以通过叶片温度与地温差的显热和蒸汽潜热计算出光能。根据这个简单模型可以模拟叶片温度变化、CO2变化、光照能变化对气孔导度或者光合作用的调节影响。各位战友看看有没有遗漏，补遗。本来我想建立植物的一般生长模型，特别是考虑环境中资源稀缺状态。但是没有相关书籍。这些天忙了好久也没弄到手。现在只好建立一个最简单状况下的模型。本来还想把扩散作用浓度级差考虑在内。想想太复杂，没必要。如果有人能够提供一个植被或者植物的模型框架供参考就好了。因为模拟的时候怕考虑不全，另一个是参数我不熟悉。事实上，水量的运输应该与根毛两侧的渗透压差有关，渗透压差不好计算。如果采用综合离子浓度中最主要的离子来计算的话，所谓矿物质就只能算最主要的那种离子浓度了，应该是N。应该有下式：Q＝K4 * A *(&C - & E )&C代表细胞内侧离子渗透压 &E代表细胞外测离子渗透压土壤中的水分流动应该按土壤含水率差(dH/dx)计算Q ＝K5 * dH /dxMed Hypotheses. 2006 Jul 5; [Epub ahead of print] Links Does cancer growth depend on surface extension?Deisboeck TS, Guiot C, Delsanto PP, Pugno N. Complex Biosystems Modeling Laboratory, Harvard-MIT (HST) Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging, Massachusetts General Hospital-East, 2301, Bldg. 149, 13th Street, Charlestown, MA 02129, USA.We argue that volumetric growth dynamics of a solid cancer depend on the tumor system's overall surface extension. While this at first may seem evident, to our knowledge, so far no theoretical argument has been presented explaining this relationship explicitly. In here, we therefore develop a conceptual framework based on the so-called 'universal scaling law' and then support our conjecture through evaluation with experimental data. Our concept suggests not only that cancer tissue invasion operates with relatively few and thin branches of mobile cells but also that this overall tumor surface expansion, and the diffusion of nutrients that it enables, can nourish the tumor prior to the impact of neovascularization.PMID: 16828232 [PubMed - as supplied by publisher]谢谢cypress1975.我前些天一直为一件事情困饶.如果植物不吸收矿物质．那么会出现什么事．答案是产生浓度极差．因为根毛附近的水分被吸收后，物质由低浓度浓缩成高浓度，直至渗透压平衡．这种情况类似于浓缩蒸发过程．事实上，植物的行为就是一个典型的浓缩蒸发行为．区别在于植物对土壤稀溶液中的矿物质进行了选择性吸收．这种情形下，有些植物不吸收的矿物质元素就会富集在根系附近．那么被选择性吸收的元素随枯枝落叶富集于地表．这种行为最终导致不同的地层元素的有规则的分布．因而造成了不同的植物的不同生态位．因为根系到达的地层深度有差异．不过因为所有的枯枝落叶都在地表因而会造成地表的重新混合，这种混合程度取决于不同植物枯枝的相对增长率．这种行为也是植物演替的物理原因．同时也是生物成矿的成因之一．